Как подключить однофазный двигатель
Чаще всего к нашим домам, участкам, гаражам подведена однофазная сеть 220 В. Поэтому оборудование и все самоделки делают так, чтобы они работали от этого источника питания. В этой статье рассмотрим, как правильно сделать подключение однофазного двигателя.
Асинхронный или коллекторный: как отличить
Вообще, отличить тип двигателя можно по табличке — шильдику — на которой написаны его данные и тип. Но это только в том случае, если его не ремонтировали. Ведь под кожухом может быть что угодно. Так что если вы не уверены, лучше определить тип самостоятельно.
Так выглядит новый однофазный конденсаторный двигатель
Как устроены коллекторные движки
Отличить асинхронный и коллекторный двигатели можно по строению. У коллекторных обязательно есть щетки. Они расположены возле коллектора. Еще обязательный атрибут движка этого типа — наличие медного барабана, разделенного на секции.
Такие двигатели выпускаются только однофазные, они часто устанавливаются в бытовой технике, так как позволяют получить большое число оборотов на старте и после разгона. Также они удобны тем, что легко позволяют менять направление вращения — необходимо только поменять полярность. Несложно также организовать изменение скорости вращения — изменением амплитуды питающего напряжения или угла его отсечки. Потому и используются подобные двигатели в большей части бытовой и строительной техники.
Строение коллекторного двигателя
Недостатки коллекторных двигателей — высокая шумность работы на больших оборотах. Вспомните дрель, болгарку, пылесос, стиральную машину и т.д.. Шум при их работе стоит приличный. На малых оборотах коллекторные двигатели не так шумят (стиральная машина), но не все инструменты работают в таком режиме.
Второй неприятный момент — наличие щеток и постоянного трения приводит к необходимости регулярного технического обслуживания. Если токосъемник не чистить, загрязнение графитом (от стирающихся щеток) может привести к тому, что соседние секции в барабане соединятся, мотор попросту перестанет работать.
Асинхронные
Асинхронный двигатель имеет статор и ротор, может быть одно и трёхфазным. В данной статье рассматриваем подключение однофазных двигателей, потому речь пойдет только о них.
Асинхронные двигатели отличаются невысоким уровнем шумов при работе, потому устанавливаются в технике, шум работы которой критичен. Это кондиционеры, сплит-системы, холодильники.
Строение асинхронного двигателя
Есть два типа однофазных асинхронных двигателей — бифилярные (с пусковой обмоткой) и конденсаторные. Вся разница состоит в том, что в бифилярных однофазных двигателях пусковая обмотка работает только до разгона мотора. После она выключается специальным устройством — центробежным выключателем или пускозащитным реле (в холодильниках). Это необходимо, так как после разгона она только снижает КПД.
В конденсаторных однофазных двигателях конденсаторная обмотка работает все время. Две обмотки — основная и вспомогательная — смещены относительно друг друга на 90°. Благодаря этому можно менять направление вращения. Конденсатор на таких двигателях обычно крепится к корпусу и по этому признаку его несложно опознать.
Более точно определить бифилярный или конденсаторный двигатель перед вами, можно при помощи измерений сопротивления обмоток. Если сопротивление вспомогательной обмотки больше в два раза (разница может быть еще более значительная), скорее всего, это бифилярный двигатель и эта вспомогательная обмотка пусковая, а значит, в схеме должен присутствовать выключатель или пусковое реле. В конденсаторных двигателях обе обмотки постоянно находятся в работе и подключение однофазного двигателя возможно через обычную кнопку, тумблер, автомат.
Схемы подключения однофазных асинхронных двигателей
С пусковой обмоткой
Для подключения двигателя с пусковой обмоткой потребуется кнопка, у которой один из контактов после включения размыкается. Эти размыкающиеся контакты надо будет подключить к пусковой обмотке. В магазинах есть такая кнопка — это ПНВС. У нее средний контакт замыкается на время удержания, а два крайних остаются в замкнутом состоянии.
Внешний вид кнопки ПНВС и состояние контактов после того как кнопка «пуск» отпущена»
Сначала при помощи измерений определяем какая обмотка рабочая, какая — пусковая. Обычно вывод от мотора имеет три или четыре провода.
Рассмотрим вариант с тремя проводами. В этом случае две обмотки уже объединены, то есть один из проводов — общий. Берем тестер, измеряем сопротивление между всеми тремя парами. Рабочая имеет самое меньшее сопротивление, среднее значение — пусковая обмотка, а наибольшее — это общий выход (меряется сопротивление двух последовательно включенных обмоток).
Если выводов четыре, они звонятся попарно. Находите две пары. Та, в которой сопротивление меньше — рабочая, в которой больше — пусковая. После этого соединяем один провод от пусковой и рабочей обмотки, выводим общий провод. Итого остается три провода (как и в первом варианте):
- один с рабочей обмотки — рабочий;
- с пусковой обмотки;
- общий.
С этими тремя проводами и работаем дальше — используем для подключения однофазного двигателя.
подключение однофазного двигателя
Все три провода подключаем к кнопке. В ней тоже имеется три контакта. Обязательно пусковой провод «сажаем на средний контакт (который замыкается только на время пуска), остальные два — на крайние (произвольно). К крайним входным контактам ПНВС подключаем силовой кабель (от 220 В), средний контакт соединяем перемычкой с рабочим (обратите внимание! не с общим). Вот и вся схема включения однофазного двигателя с пусковой обмоткой (бифилярного) через кнопку.
Конденсаторный
При подключении однофазного конденсаторного двигателя есть варианты: есть три схемы подключения и все с конденсаторами. Без них мотор гудит, но не запускается (если подключить его по схеме, описанной выше).
Схемы подключения однофазного конденсаторного двигателя
Первая схема — с конденсатором в цепи питания пусковой обмотки — хорошо запускаются, но при работе мощность выдают далеко не номинальную, а намного ниже. Схема включения с конденсатором в цепи подключения рабочей обмотки дает обратный эффект: не очень хорошие показатели при пуске, но хорошие рабочие характеристики. Соответственно, первую схему используют в устройствах с тяжелым пуском (бетономешалки, например), а с рабочим конденсором — если нужны хорошие рабочие характеристики.
Схема с двумя конденсаторами
Есть еще третий вариант подключение однофазного двигателя (асинхронного) — установить оба конденсатора. Получается нечто среднее между описанными выше вариантами. Эта схема и реализуется чаще всего. Она на рисунке выше в середине или на фото ниже более детально. При организации данной схемы тоже нужна кнопка типа ПНВС, которая будет подключать конденсатор только не время старта, пока мотор «разгонится». Потом подключенными останутся две обмотки, причем вспомогательная через конденсатор.
Подключение однофазного двигателя: схема с двумя конденсаторами — рабочим и пусковым
При реализации других схем — с одним конденсатором — понадобится обычная кнопка, автомат или тумблер. Там все соединяется просто.
Подбор конденсаторов
Есть довольно сложная формула, по которой можно высчитать требуемую емкость точно, но вполне можно обойтись рекомендациями, которые выведены на основании многих опытов:
- рабочий конденсатор берут из расчета 70-80 мкФ на 1 кВт мощности двигателя;
- пусковой — в 2-3 раза больше.
Рабочее напряжение этих конденсаторов должно быть в 1,5 раза выше, чем напряжение сети, то есть, для сети 220 вольт берем емкости с рабочим напряжением 330 В и выше. А чтобы пуск проходил проще, для пусковой цепи ищите специальный конденсатор. У них в маркировке присутствует слова Start или Starting, но можно взять и обычные.
Изменение направления движения мотора
Если после подключения мотор работает, но вал крутится не в том направлении, которое вам надо, можно поменять это направление. Это делают поменяв обмотки вспомогательной обмотки. Когда собирали схему, один из проводов подали на кнопку, второй соединили с проводом от рабочей обмотки и вывели общий. Вот тут и надо перекинуть проводники.
Как все может выглядеть на практике
Источник
Схема подключения конденсаторов компрессора
В ответ на просьбы выложить схему подключения эл. двигателя и величины емкости конденсаторов, как и обещал, дополняю свою статью.
В связи с тем, что эл. двигатель на разных компрессорах может отличаться своей мощностью, то при подборе конденсаторов можно пользоваться очень простой схемой их подборов:
— емкость рабочего конденсатора рассчитывается так: на каждые 100Вт (0,1 кВт) мощности эл. двигателя берется 7 мкФ. Например, эл. двигатель 1 кВт, то соответственно 10×7=70 мкФ.
— емкость пускового конденсатора берется из расчета в 2 – 3 раза больше, чем емкость рабочего конденсатора. Следует учитывать, что эта емкость берется в сумме с рабочей, то есть для двигателя 1 кВт рабочая равна 70 мкФ, умножаем на 2 и получаем необходимое значение. Это 140 мкФ емкость пускового конденсатора. В момент включения она соединяется с рабочим конденсатором и в сумме получается 210 мкФ.
Максимальной мощности двигателя на 380 В в сети 220 В можно достичь, только используя соединение в треугольник. Кроме минимальных потерь по мощности, неизменным остается и число оборотов двигателя. Здесь каждая обмотка используется на свое рабочее напряжение, отсюда и мощность. Схему подключения эл. двигателя нарисовал от руки как смог в Paint.
Проблема…
После покупки компрессора столкнулся с проблемой запуска его в гараже. И связано это не с неисправностью компрессора, а с напряжением в гараже – электричество в нем, что бы свет горел. Поначалу компрессор после нескольких попыток включения-выключения запускался, когда «прогреется». Потом стал включаться, только когда на улице горело освещение, а потом и вообще отказывался запускаться…
Компрессор Fiac CCS 50/338 M
Объем ресивера 50 л
Вес 55 кг
Мощность 2,25 кВт
Напряжение 220 В
Производительность 330 л/мин
Рабочее давление 10 бар
Поиск причин проблемы показал, что в момент запуска асинхронного двигателя пусковой ток возрастает, но местная сеть не способна обеспечить данную мощность.
Есть вариант установить стабилизатор напряжения, но он должен быть достаточно мощным, что бы выдержать скачки нагрузки. Я решил попробовать данный вариант и для моего компрессора мощностью 2,5 кВт я взял стабилизатор RUCELF SDW-10000-D номинально мощностью 10кВт.
Ситуация улучшилась – компрессор снова стал запускаться после нескольких попыток включения-выключения, но только еще добавились танцы с стабилизатором – при выходе компрессора на «режим» он выключался по защите. После «прогрева» компрессора – он запускался без «танцев». Но это тоже не то, что нужно.
Есть другой вариант…
Так как трехфазный двигатель моего компрессора включен в однофазную сеть подключением третьей обмотки через фазосдвигающий конденсатор, то того чтобы электромотор запускался «легче», емкость конденсатора должна меняться:
— запуск — с пусковым конденсатором (ввиду больших пусковых токов),
— после разгона — его пусковой конденсатор отсоединяют, оставляя только рабочий.
Если пусковой конденсатор не отсоединить – двигатель перегреется и сгорит.
Решил попробовать и этот вариант.
Схема.
Общая схема достаточно простая.
При старте компрессора пусковой конденсатор Сп подключается параллельно рабочему Ср – на схеме кнопка «Разгон» и через определенное время отключается.
Для того, чтобы автоматизировать процесс – используют реле времени. Подключаем его так, чтобы после включения компрессора он выключался через установленное время и отключал пусковой конденсатор (см. схему далее).
Нашел рекомендации по основным параметрам такой схемы:
— время работы пускового конденсатора – около 3 секунд;
— емкость пускового конденсатора в 2…2,5 раза больше рабочего;
— допустимое напряжение пускового конденсатора должно превышать в 1,5 раза напряжение сети — например 450 В;
— пусковой конденсатор необходимо зашунтировать резистором R1 сопротивлением 200…500 кОм, через который будет «стекать» оставшийся электрический заряд.
На компрессоре установлен двигатель:
Асинхронный, тип 80
Напряжение 230 В, 50Hz
Обороты 1
2850 об/мин
Ток 12 А
cos = 0,95
Мощность 2,5 кВт
Конденсатор 60 мКф
С учетом данной информации приобрел, необходимые компоненты.
Необходимо:
ПРИМЕЧАНИЕ: Ниже указаны цены, которые запомнил.
— конденсатор пусковой ДПС-0,45-120 (120 мкФ, 450 В) – цена 880 рублей;
ПРИМЕЧАНИЕ: Есть пусковые конденсаторы и поменьше, но у меня с ним не сложилось. При испытании он по моей вине вздулся.
— реле ST6P-4, рабочее напряжение 220В, максимальный ток на контактах 5 А;
Если место позволяет, то можно использовать колодку для реле и избавиться от пайки.
— резистор 200…500 кОм мощность 2 Вт;
— выключатель;
— провода;
— клеммы — для подключения к конденсатору;
— термоусадка/кембрик/изолента;
— корпус;
— два хомута (диаметр около 80 мм).
Инструмент:
— паяльник;
— отвертка;
— нож;
— напильник;
— дрель;
— сверло диаметром 8 мм;
— ключ / головка 12-13;
— «обжимник» – для обжима клемм.
Сначала собираем схему – соединяем внешний конденсатор и реле и засовываем все это в корпус.
Для того, что бы иметь возможность отключить схему – включил в схему выключатель.
Поскольку конденсатор «получился» очень большой и с винтом для крепления – его выбрал основой конструкции – на нем с помощью хомутов закрепил корпус с реле. Для этого немного доработал ухи корпуса.
Установка:
Винтом конденсатора вся эта конструкция крепится к компрессору – для этого на основании компрессора в подходящем месте сверлим отверстие диаметром 8 мм.
Подключение:
Подключение достаточно простое — нужно подключить три провода:
1. Подключение 2 проводов к рабочему конденсатору.
— снимаем конденсатор – он находится под двигателем, и крепится гайкой;
— снимаем защитный колпачок и отсоединяем провода от рабочего конденсатора;
— протягиваем провода от внешнего блока и подключаем их в разрыв между конденсатором и его проводами от двигателя;
ПРИМЕЧАНИЕ: Удобнее, когда цвет проводов внешнего конденсатора и рабочего совпадают – не нужно задумываться при подключении, что и куда цеплять – у меня это синий и красный.
— устанавливаем рабочий конденсатор на место.
2. Подключение управляющего провода к Переключателю давления:
— откручиваем винт и снимаем крышку;
— заводим провод от внешнего блока через отверстие ввода и подключаем к контакту (с коричневым проводом);
— ставим крышку назад.
Устанавливаем время задержки на реле 3 секунды и включаем компрессор.
Ниже видео пример – как себя ведет компрессор с выключенным и включенным внешним пусковым конденсатором.
Выход из строя конденсаторов в цепи компрессора кондиционеров случается не так уж и редко. А зачем вообще нужен конденсатор и для чего он там стоит?
Бытовые кондиционеры небольшой мощности в основном питаются от однофазной сети 220 В. Самые распространённые двигатели которые применяют в кондиционерах такой мощности- асинхронные со вспомогательной обмоткой, их называют двухфазные электродвигатели или конденсаторные.
В таких двигателях две обмотки намотаны так, что их магнитные полюсы расположены под углом 90 град. Эти обмотки отличаются друг от друга количеством витков и номинальными токами, ну соответственно и внутренним сопротивлением. Но при этом они рассчитаны так что при работе они имеют одинаковую мощность.
В цепь одной из этих обмоток, её производители обозначают как стартовую(пусковую), включают рабочий конденсатор, который постоянно находится в цепи. Этот конденсатор ещё называют фазосдвигающим, так как он сдвигает фазу и создаёт круговое вращающееся магнитное поле. Рабочая или основная обмотка подключена напрямую к сети.
Схема подключения пускового и рабочего конденсатора
Рабочий конденсатор постоянно включён в цепь обмотки через него протекает ток равный току в рабочей обмотке. Пусковой конденсатор подключается на время запуска компрессора – не более 3 секунд (в современных кондиционерах используется только рабочий конденсатор, пусковой не используется)
Расчёт ёмкости и напряжения рабочего конденсатора
Расчёт сводится к подбору такой емкости, чтобы при номинальной нагрузке было обеспечено круговое магнитное поле, так как при значении ниже или выше номинального магнитное поле изменяет форму на эллиптическое, а это ухудшает рабочие характеристки двигателя и снижает пусковой момент. В инженерных справочниках приведена формула для расчёта ёмкости конденсатора:
Ср= Isinφ/2πf U n 2
I и sinφ –ток и сдвиг фаз между напряжением и током в цепи при вращающемся магнтном поле без конденсатора
f- частота переменного тока
n- коэффициент трансформации обмоток , определяется как соотношение витков обмоток с конденсатором и без него.
Напряжение на конденсаторе рассчитывается по формуле
Uc= U√(1+n 2 )
Uc -рабочее напряжение конденсатора
U – напряжение питания двигателя
n – коэффициент трансформации обмоток
Из формулы видно, что рабочее напряжение фазосдвигающего конденсатора выше напряжения питания двигателя.
В пособиях по расчёту приводят приближённое вычисление – 70-80 мкФ ёмкости конденсатора на 1 кВт мощности электродвигателя, а номинал напряжения конденсатора для сети 220 В обычно ставят – 450 В.
Также параллельно к рабочему конденсатору подключают пусковой конденсатор на время пуска, примерно на три секунды, после чего срабатывает реле и отключает пусковой конденсатор. В настоящее время в кондиционерах схемы с дополнительным пусковым конденсатором не применяют.
В более мощных кондиционерах используют компрессоры с трёхфазными асинхронными двигателями, пусковые и рабочие конденсаторы для таких двигателей не требуются.
Источник